聚乳酸/聚环氧乙烷纳米纤维膜的结构与性能表征

采用静电纺丝方法制备了聚乳酸(PLLA)/聚环氧乙烷(PEO)纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)、X-射线衍射(XRD)和拉伸测试,对PLLA/PEO纳米纤维膜的形貌、结构、结晶行为和力学性能进行了表征,探究了PEO的质量分数对PLLA/PEO纳米纤维膜的结构、结晶行为和力学性能的影响。结果表明,PEO的加入,降低了PLLA/PEO纳米纤维膜的平均直径和直径分布宽度,提高了纤维的结晶速度、结晶度及断裂伸长率;PEO分子可提高聚乳酸分子链的运动能力和降低纤维的取向度,从而降低因取向引起的中间相含量,提高结晶相含量,进而改善聚乳酸纤维的结晶性能和韧性。     

PAN/ZnO抗静电纳米复合纤维膜的制备及性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)纤维的抗静电性能,以聚丙烯腈原丝为基料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂配制了聚丙烯腈纺丝液。然后通过超声波及机械搅拌的方法将不同质量分数的导电性能良好的纳米氧化锌(Zn O)分散在聚丙烯腈纺丝液中,配制成PAN/Zn O二元复合纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备具有抗静电性能的PAN/Zn O纳米复合纤维。研究了PAN纺丝液、PAN/Zn O二元复合纺丝液的可纺性以及不同质量分数的纳米氧化锌对PAN/Zn O纳米复合纤维膜的结晶度及体积比电阻的影响。结果表明:纺丝液的可纺性较好,在体积分数为12%,纺丝电压为18k V,接收距离为15 cm,推进速度为0.000 5 mm/s的条件下进行静电纺丝,可以得到纤维直径均匀,纤维平行伸直度良好,表面光滑的PAN纳米纤维;随着纳米氧化锌质量分数的提高,PAN/Zn O纳米复合纤维表面变得粗糙,但结晶度无明显变化,体积比电阻减小,抗静电性能提高。     

静电纺载纳米银粒子纳米复合纤维的制备及其结构与性能

利用静电电纺丝法制备了Ag/PAN复合的纳米纤维,通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EXD)分别分析载纳米银粒子的形貌和成分,研究了载纳米银粒子纳米纤维的银粒子释放率及抗菌性能.结果表明,利用静电电纺丝法制备的载纳米银粒子的纳米纤维具有较好的形貌,呈现出缓慢持久的纳米银粒子释放率,具有良好的生物抗菌性能.     

静电纺丝法制备ZnO纳米纤维及其光催化性能的研究

以聚乙烯醇作为络合剂与醋酸锌反应制得纺丝液,采用静电纺丝法制得聚乙烯醇/醋酸锌复合纤维,经煅烧后得到直径为100 nm的纯ZnO无机纳米纤维.对所制得的纳米纤维的结晶度、纯度和表面形貌,分别采用X射线粉末衍射、差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段进行表征.光降解亚甲基蓝水溶液的实验结果表明,700℃下煅烧得到的ZnO纳米纤维,紫外光照60 min使质量浓度为20 mg/L亚甲基蓝溶液的脱色率达99%,ZnO纳米颗粒对亚甲基蓝脱色率为84%,这充分说明ZnO纳米纤维具有良好的光催化性能.     

聚乳酸/二氧化硅静电纺丝复合纤维膜的制备与表征

为提高聚乳酸（PLA）静电纺丝纤维膜的热性能及机械性能,以PLA为基体,正硅酸乙酯为SiO₂前驱体,通过溶胶-凝胶法和静电纺丝工艺制备PLA/SiO₂复合纤维膜。研究表明：通过静电纺丝,SiO₂被成功引入PLA基体制备成纤维膜,其中PLA呈非晶态,且SiO₂增大了PLA的分子间距;SiO₂的引入可以显著提高800 ℃时的残余量;SiO₂可以提高复合纤维膜的断裂强度和断裂伸长率,且当（SiO₂）为1 %时,断裂强度和断裂伸长率分别提高至2.82 MPa和42.2 %;静电纺丝纤维膜内的纤维无序排列,粗细不均匀,SiO₂引入后,PLA的孔洞更加明显、致密。总之,SiO₂引入PLA基体后,复合纤维膜在800 ℃的残余率显著提高,断裂强度及断裂伸长率改善,且形成致密的孔洞结构。     

绿色可降解超细纤维的制备及性质表征

采用可以食用的玉米淀粉糖为原料,用乙醇做溶剂,通过高压静电纺丝法制备了玉米淀粉糖的超细纤维.经加热处理增加了玉米淀粉糖超细纤维的稳定程度和柔韧性,并降低了水溶性.通过X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对纤维的组成和形貌进行了表征.结果表明,玉米淀粉糖与乙醇发生了缩醛化反应.     

抗菌型苯丙氨酸基聚酯脲静电纺复合纳米纤维敷料的制备及性能

采用静电纺丝技术分别制备聚己内酯(PCL)、苯丙氨酸基聚酯脲(PBP)/PCL和PBP/PCL/姜黄素(Cur)纳米纤维膜,通过对比分析PCL、PBP/PCL和PBP/PCL/Cur 3种静电纺纳米纤维膜,探究了PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维膜形貌、纤维直径、力学性能、姜黄素释放行为、抗菌性能、细胞毒性。研究表明：PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维膜呈多孔的三维结构,纤维直径为400 nm左右;能够在72 h内释放姜黄素,姜黄素的累计释放率达85.1%,具有很好的抗菌性能和细胞相容性。因此,PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维可用于感染性伤口的修复。     

静电纺聚醚酰胺纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

酸性腐蚀和极端高低温等恶劣的实际应用环境下,常规的静电纺纳米纤维空气过滤膜存在易变形和失效等风险.本研究以耐化学腐蚀、耐高低温的嵌段共聚物聚醚酰胺(polyether-block-amide, Pebax)为原料,通过添加曲拉通表面活性剂调控纺丝液性质,制备了新型Pebax纳米纤维空气过滤膜,并系统探究了该滤膜的特性和空气过滤性能.结果表明：该Pebax纳米纤维的平均直径为(129±31) nm,在5.3 cm/s的风速测试条件下,对0.3μm空气颗粒物(PM_0.3)的过滤效率高达98.37%,过滤阻力为100.67 Pa;该Pebax纳米纤维膜对细颗粒物的去除以物理过滤机制为主,即使经高低温老化处理后,过滤效率仅下降1.13个百分点;耐酸性腐蚀试验进一步验证了该Pebax纳米纤维膜具有良好的过滤稳定性.该静电纺Pebax纳米纤维膜可用于化工厂、燃煤电厂等产生的高温、酸性尾气中细颗粒物的过滤去除,具有良好的应用前景.     

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅（SiO2）,制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明：PVDF质量分数为10 %时,纤维平均直径为(473.97 ± 71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为(514.96 ~ 834.16) nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,强力为(7.94 ± 0.68) N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时输出电压值最大,可达(2.00± 0.11)V。     

左旋聚乳酸纳米纤维膜的热处理研究

研究了热牵伸和热定型处理对静电纺丝左旋聚乳酸平行纳米纤维膜力学性能和微观结构的影响。拉伸试验表明,在100 ℃热空气条件下,沿纤维排列方向上牵伸300%、热定型10 min的纤维膜力学性能最佳,其抗拉强度和模量分别达到103 MPa和1.83 GPa。扫描及透射电子显微镜观察显示,经热牵伸后,纤维的直径随牵伸率的增加而减小,其致密及平行程度相应提高,纤维内部转变为垂直于纤维轴且平行排列的片晶结构。差示扫描量热分析结果表明,纤维膜的结晶度随牵伸率的增加而增大,随热定型时间先增加后减小。广角X射线衍射和小角X射线散射分析可知,纤维膜经热处理后的结晶为α型,其微晶尺寸及晶面间距均随牵伸率的增加而减小,随热定型时间先增加后减小,而纤维内部的针状微缺陷随着牵伸率的增加而变得更加狭长有序,使得纤维膜的力学性能得以提高。     

过渡族金属掺杂ZnO薄膜的晶体结构和磁性研究

采用电子束蒸发法制备了过渡族金属(Fe、Co、Cu)掺杂ZnO薄膜.通过对样品薄膜的结构分析,研究了衬底温度以及Cu掺杂含量对薄结晶状况的影响,获得沿c轴高度择优取向的高质量ZnO薄膜.采用X射线衍射谱(XRD)分析样品结构,并对薄膜的晶粒结构、晶粒尺寸和表面形态进行讨论,认为400℃的衬底温度对硅衬底薄膜是合适的.通过对薄膜磁性能的分析和研究,得出一些有意义的结果:适量过渡金属离子Fe、Co掺杂的ZnO薄膜,在室温下具有铁磁性,而在此基础上掺入少量的Cu离子能改善薄膜的磁性能.     

Mg掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

采用磁控溅射方法在硅和石英衬底上制备了纯ZnO和Mg0.04Zn0.96O薄膜.用XRD和AFM表征薄膜的晶化行为和显微结构,用透射谱和光致发光谱分析薄膜的光学性质.分析结果显示:两种薄膜均为六角纤锌矿结构,且沿c轴取向,薄膜表面光滑致密,晶粒分布均匀;薄膜在可见光范围内具有较高的透过率,Mg掺杂后透射谱吸收边向高能侧移动,相应的薄膜的带隙宽度从3.28 eV升至3.36 eV;用包络法计算出薄膜的光学常数表明,Mg掺杂没有明显改变薄膜的折射率,但使消光系数明显增大;薄膜的光致发光谱分析也发现,掺入Mg使带边发射峰蓝移.     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

ZnO的相变和热力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了ZnO的相变和热力学性质.我们发现ZnO由wurtzite结构到NaCl结构的相变压在10.9 GPa左右,和实验值以及其他的理论计算值符合的很好.我们还成功地研究了ZnO 的热力学性质,其中包括ZnO的热容和德拜温度.     

恒电流电沉积ZnO薄膜及其光电性能研究

采用恒电流电沉积的方法,在ITO导电玻璃上制备ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段,对制备出的ZnO薄膜进行表征,并研究了溶液的pH值对薄膜的光学性质的影响.结果表明,电流密度为0.175mA·cm-2、pH为4.7时,制备出的ZnO薄膜具有纤锌矿结构,薄膜表面较均匀、致密,具有很好的附着力,在可见和近红外波段透过率约为80%,禁带宽度为3.37eV.光电流测试表明薄膜的导电类型为n型.     

碳掺杂ZnO的制备及光电性能

以乙烯基乙二醇为C源,通过简单的液相法制备了C掺杂的ZnO.通过XRD和XPS分析确定C取代ZnO中的O位,掺杂后的ZnO仍为六方纤锌矿结构.将C掺杂ZnO用作染料敏化太阳能电池阳极材料,电池性能各项参数均有所提高,其中光电流提高了40%,光电转化效率提高了32%.采用交流阻抗进一步研究了ZnO染料敏化太阳能电池界面电阻和电子传输性质.     

Nd掺杂对ZnO薄膜结构及室温光致发光特性的影响

通过射频磁控溅射技术在Si（111）衬底上制备了不同含量的Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO薄膜的结构,薄膜为纳米多晶结构,未掺杂ZnO沿c择优生长.Nd掺杂使ZnO薄膜表面粗糙,起伏较大,薄膜中随Nd掺杂量的增加颗粒减小.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光峰和495nm的弱绿光峰,同时,Nd掺杂不改变PL谱的峰位置,Nd含量对PL谱的峰强度产生了一定影响.     

外延ZnO压电薄膜的声表面波特性分析

采用RF平面磁控溅射技术在单晶Al2O3衬底上淀积了ZnO薄膜.研究了ZnO薄膜的结构特性及电学性能,XRD结果表明:在Al2O3衬底上沉积的ZnO薄膜是高度c轴取向的.电阻率测试结果表明:在纯氧中高温退火,薄膜的电阻率提高到107Ω·cm量级.对于ZnO Al2O3结构的SAW器件,随着ZnO薄膜厚度的减小,其机电耦合系数降低,但声表面波速率增加.     

磁控共溅射法制备Zn_(1-x)Cr_xO薄膜及其结构性能

本文采用磁控共溅射方法在玻璃衬底上制备了Cr掺杂ZnO薄膜,通过改变Cr溅射功率,从而改变Cr的掺杂量.介绍了Zn1-xCrxO薄膜的制备方法,分别用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对不同Cr溅射功率的一系列薄膜的结构,成份、元素含量及价态等性能进行了分析.结果表明,Cr溅射功率为20 W的样品,具有最好的c轴择优取向,Cr以+3价形式掺入薄膜中,Cr3+替代了部分Zn2+.     

S引入ZnO的水热生长及其微观发光特性研究

利用单步水热法制备了纯ZnO和S引入的双棒状ZnO（S-ZnO）孪晶结构,并系统研究了掺杂对ZnO结构、形貌及荧光发光特性的影响。X射线衍射的实验结果表明,在引入S的ZnO样品中没有出现可以检测的新物相,S在样品中主要以杂质的形式存在。荧光光谱数据表明,在低温下纯ZnO样品无可见光发光,但S-ZnO样品出现了较强的绿光发光峰;室温下两个样品均出现了可见光发光：ZnO样品的发光峰位于橙光区（570 nm附近）,而S-ZnO位于绿光区（500 nm附近）。微区阴极荧光谱的数据表明,ZnO样品的橙光发光非常弱,几乎不可探测;S-ZnO样品的绿光发光则很强,要远远超过带边发光。本研究结果为进一步理解S在ZnO中引入的缺陷及其发光机理起到重要的作用,对增强ZnO的可见光发光特性进行了有益的探索。